Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

океана не менее 300 раз прошла через биогенный цикл, свободный кислород атмосферы обновлялся не менее 800 тыс. раз . Эти величины наглядно свидетельствуют об

разложение органических веществ путем окисления, гние­ ния и т. д. с образованием продуктов разложения . Отсюда реакцию фотосинтеза можно написать в такой форме:

жизнь

m С 0 2 + и Н 2 0 < > С„, (Н2 0)„ + m О,.

смерть

Этот процесс в биосфере Земли находится в состоянии ди­ намического равновесия. В результате количество био­ массы имеет тенденцию к определенному постоянству. Естественно, этот вывод относителен. Однако величайшая активность жизни, повсеместное ее распространение как отражение переработанной энергии солнечного луча при­ водят к планетариому равновесию между продукцией жи ­ вого вещества и его разложением .

Величины, характеризующие скорость размножения организмов, показывают, что все живое население нашей планеты — живое вещество находится в состоянии край ­ ней активности, стремясь захватить максимум простран­ ства. Она выражается темпами роста и размножения всех

в организмы из внешней среды и вновь в нее возвращаю ­ щихся . В этом заключается основная химическая роль

ж и в ы х организмов при руководящем значении фотосинтеза зеленых растений.

120

Е ще при первоначальном радиоактивном разогреве Земли началось выделение летучих веществ па поверх­ ность, образовавших первичный океан и первичную атмосферу. По всем приведенным данным, первичная атмо­ сфера была близка к составу вулканических и метеорит­ ных газов. В наиболее неизменном виде она, вероятно, со­ хранилась на Венере. В целом в первичной Земле действо­ вали многие источники природных газов и паров, которые участвовали в становлении первичной атмосферы. Однако значение каждого источника было различным. Н а и б о л ь ­ шее количество газов и паров было сосредоточено в самом теле первичной Земли, куда они попали в процессе аккре ­ ции самой планеты с дополнительным участием процессов окклюзии и адсорбции из первичной туманности. Затем в период радиоактивного разогрева Земли началась ее дегазация, в которой прежде всего участвовали наиболее летучие элементы. Н и ж е мы приводим таблицу, в которой помещены данные о содержании тех элементов в материале

*Содержание с учетом троплнтовоіі (сульфидной) фазы.

Ка к показали работы А. П. Виноградова и его сотрудни­ ков, исследовавших механизм зонной плавки, в резуль ­ тате плавления и дегазации мантии на поверхность посту­ пали легкоплавкие и летучие вещества — в основном три

121

ф р а к ц ии мантийного материала: базальтовая магма, рас­ творенная в ней вода, растворенные в ней газы.

Каждое излияние базальтов приносило на поверхность Земли определенную порцию воды, поскольку в самой базальтовой магме может содеря^аться до 7 вес. % ювенильной воды в виде водяного пара или жидкой воды. Отсюда, как считает А. П. Виноградов, имела место взаи­ мосвязь между количеством излившихся базальтов и ко­ личеством поступающей на поверхность Земли ювепильной

планеты, хотя количественные их соотношения вряд ли удастся выяснить достаточно точно. Н а первом месте стояли Н 2 0 и С 0 2 . Е с л и температура поверхности первич­

газами первичной атмосферы происходили химические реакции согласно законам термодинамического равнове­ сия, что способствовало образованию многочисленных органических соединений. Т а к ж е в первичной водной среде при температурах ниже 100° С возникали условия д л я абиогенного синтеза высокомолекулярных соединений уг­ лерода, в которых проявились его специфические свойства — создавать бесчисленное множество комбинаций с атомами водорода и кислорода, азота. Определились предпо­ сылки появления ж и з н и на Земле.

Мировой океан образовался из паров мантийного ма­ териала, и первые порции конденсированной воды на Земле были кислые. Они характеризовались присутствием тех анионов, которые и сейчас характерны д л я морской воды (кроме S0 4 ) .

Отсюда неизбежно следует, что первые ювенильные воды поверхности Земли были минерализованы, а собст­ венно пресные воды появились значительно позже в ре­ зультате испарения с поверхности первичных океанов, что представляло собой процесс естественной дистилля ­ ции, и при создании замкнутых котловин в пределах по­

122

железа. Первичная поверхность суши омывалась кислыми дождями и была ареной интенсивных процессов гидролиза

игидратации первых минералов. Такие же процессы в ином масштабе происходили на дне океана. При круговороте воды

ивыносе катионов Na, К , Mg, Ca значительная их часть задерживалась в океане. В связи с этим можно считать, что большая часть катионов океанической воды является продуктом их химического выщелачивания из твердых пород первичной литосферы.

Первичная атмосфера Земли имела восстановительный характер и была лишена свободного кислорода; только незначительные его доли формировались под влиянием

облик первичной атмосферы Земли в отношении количе­ ственных пропорций различных газов. Однако некоторые качественные изменения, испытанные первичной атмосфе­

родную, мы можем проследить по отдельным газовым компонентам.

Решающее значение в изменении химического состава первичной атмосферы имело появление жизни на Земле и в связи с этим начало фотосинтеза примитивных зеленых растений. Первыми фотосинтезирующими организмами были, вероятно, синезеленые водоросли или их предки, возникшие в верхних зонах океана на определенной глу ­ бине. Эта глубина измерялась слоем воды, который погло­ щал ультрафиолетовую радиацию Солнца, предохраняя

исхождения и в изверженных т о р н ы х породах. П р и нагре­ вании этих пород, а также метеоритов азот обычно осво­ бождается в виде аммиака N H 3 . В вулканических газах, особенно последних стадий извержения, обнаружен NH 4 C1 . Поэтому можно думать, что в первичной мантии N H 3 образовался из азота и водорода в результате нагрева и

123